JP2013238693A - 画像表示装置、画像表示方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示装置の低消費電力化を図る。
【解決手段】表示パネルと、該表示パネルを照射する光源と、を有する画像表示装置であって、前記画像表示装置へ入力する映像信号を前記表示パネルに表示し、目標とする表示の明るさになるように制御する際に、前記光源が発する光量を変更するとともに、該光源輝度の変更を補償するために、映像信号の明るさ補正を行う制御部を有し、前記制御部は、前記光源輝度の変化量が閾値よりも小さい場合は、前記光源輝度の低減を行うが、映像信号の明るさ補正は行わない。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示技術に関する。

従来、液晶パネルなどの非発光型表示デバイスを表示部として用いる携帯端末やテレビジョン受信装置等の画像表示装置では、バッテリから供給された電力を光源（例えば、冷陰極管やＬＥＤ）が光に変換し、液晶パネルを透過させる光の量を制御することにより表示を行っている。一般に、画像表示装置全体の消費電力のうち、光源が消費する電力の割合は大きい。そこで、バッテリ駆動時には、光源が発する光量を少なくすることにより装置全体の消費電力を低減している。

一方、光量を少なくしたときには、画面全体の輝度低下に伴い視認性が低下するため、光量を少なくすることによる消費電力の低減と視認性の維持とを両立することができる技術が望まれている。

下記特許文献１は、入力画像の輝度分布に応じてバックライト輝度を動的に変化させる液晶ディスプレイ装置を開示する。この装置では、バックライト輝度の低減（調光）により見た目が暗くなった分を、画像データの変換処理（明るさ補正）で補うことで、画質を維持しつつ省電力化することができる。

ところで、近年の液晶ディスプレイの中には、パネルに画像データを記憶できるメモリを内蔵しているものがある（下記特許文献２参照）。この技術では、表示を行う画素である表示手段に供した表示用データは、書き込み手段により表示用データ記憶手段に書き込まれて記憶される。この表示用データ記憶手段に記憶された表示用データは、読み出し手段４により読み出されて表示に供される。

したがって、先に表示したデータと後に表示するデータとが同一或は殆ど同一の場合には、先に表示したデータの表示用データ記憶手段に記憶されるものを使用することができることとなり、消費電力を低減することができる。

下記特許文献２のような構成により、画像データの内容が変化した時以外は画像データを伝送する必要が無くなり、この分だけ消費電力を節約できる。

特開２００６−３０８６３２号公報 特開平０７−０７２５１１号公報

しかしながら、例えば、特許文献２の技術に用いられるタイプの液晶ディスプレイに、特許文献１のようなバックライト制御方法を適用すると、明るさ補正で画像データが変化することに起因して新たな画層処理と新たな画像データの伝送処理とが必要になり、その結果、バックライト輝度制御による消費電力削減を、画像データ伝送の発生による消費電力の増加分が相殺し、かえって消費電力が増えてしまう場合もあるという問題が生じる。

本発明は、画像表示装置の低消費電力化を図ることを目的とする。

本発明の一観点によれば、表示パネルと、該表示パネルを照射する光源と、を有する画像表示装置であって、前記画像表示装置へ入力する映像信号を前記表示パネルに表示し、目標とする表示の明るさになるように制御する際に、前記光源が発する光量（光源輝度）を変更するとともに、該光源輝度の変更を補償するために、映像信号の明るさ補正を行う制御部を有し、前記制御部は、前記光源輝度の変化量が閾値よりも小さい場合は、前記光源輝度の低減を行うが、映像信号の明るさ補正は行わないことを特徴とする画像表示装置が提供される。

当該画像表示装置では、光源輝度の変化量が閾値よりも小さい場合は、前記光源輝度の低減を行うが、映像信号の明るさ補正は行わないようにすることで、光源輝度の変化量が小さい場合にまで映像信号の明るさ補正を行うことによる処理負担を軽減することができる。閾値としては、光源光量の低下に伴う明るさ補正をしない場合でも表示が見にくくならない程度とすることができる。

また、前記制御部は、前記光源輝度の変化量が前記閾値よりも大きい場合には、前記輝度低減の低減と映像信号の明るさ補正とを行うことが好ましい。

前記光源輝度を変更する期間を、前記光源光量の変化量に依存させるようにしても良い。このようにした場合には、最後に明るさ補正を行った時点の光源輝度を基準にして、その変化量が閾値を超えた時のみ明るさ補正を行うので、明るさ補正処理の回数が少なくて済む。

前記閾値を、前記光源輝度の現在値に依存して可変にするようにしても良い。
この例では、明るさ補正を行うかどうかを決めるバックライト輝度変化の閾値を、バックライト輝度の現在値に応じて変えることを考える。

特に、光源輝度の値が大きい時は閾値も大きく、光源輝度の値が小さい時は閾値も小さくする場合、見た目が良好になるとともに、高輝度の場合はあまり省電力効果が得られていないため補正は控え、低輝度の場合は省電力効果が十分得られるため、補正処理等が発生しても収支は見合うようにできる。

前記表示パネルに、映像データを保持するメモリが設けられている場合に好適である。映像データをメモリに伝送する処理が発生する構成では、上記の構成が特に効果的になる。

映像信号の出力部に映像データを保持するメモリを備え、映像信号の変化と、前記光源輝度の変化とを、同期して出力できるようにしても良い。

本発明の他の観点によれば、表示パネルと、該表示パネルを照射する光源と、を有する画像表示装置における画像表示方法であって、前記画像表示装置へ入力する映像信号を前記表示パネルに表示し、目標とする表示の明るさになるように制御する際に、前記光源が発する光量を変更するとともに、該光源輝度の変更を補償するために、映像信号の明るさ補正を行う制御ステップを有し、前記制御ステップは、前記光源輝度の変化量が閾値よりも小さい場合は、前記光源輝度の低減を行うが、映像信号の明るさ補正は行わないステップを含むことを特徴とする画像表示方法が提供される。

また、本発明は、上記に記載の画像表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであっても良く、当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。

本発明によれば、画像表示装置の低消費電力化を図ることができる。

本発明の実施の形態による画像表示装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 制御部の一構成例を示す詳細な機能ブロック図である。 本発明の実施の形態による画像処理及び表示処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施の形態に対応する、処理に応じた従来技術による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第１の実施の形態による、処理に応じた本実施の形態による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第２の実施の形態による、処理に応じた本実施の形態による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第２の実施の形態に対応する、処理に応じた従来技術による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第３の実施の形態による、処理に応じた本実施の形態による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第３の実施の形態に対応する、処理に応じた従来技術による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第４の実施の形態による、処理に応じた本実施の形態による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。 本発明の第４の実施の形態に対応する、処理に応じた従来技術による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化の一例を示す動作図である。

以下に、本発明の実施の形態による画像表示技術について図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施の形態による画像表示装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図１に示すように、本実施の形態による表示装置Ａは、画像処理装置Ｂと、表示部Ｃと、を有している。画像処理装置Ｂは、画像解析部１と、画像処理部３と、制御部５と、を有している。画像解析部１は、入力映像信号の輝度分布を算出する輝度分布算出部１ａを有する。画像解析部１は、映像信号を入力とし輝度分布情報を制御部５に送る。画像処理部３は、映像信号を入力とし補正処理を含む画像処理後の映像信号を表示部Ｃに送る。制御部５は、輝度分布情報を受け取り、画像処理部３に画像補正情報を、表示部Ｃに光源輝度情報を送る。

表示部Ｃは、光源１１と、記憶部１５と、表示パネル１７と、を有する。光源１１は、制御部５からの輝度情報に基づいて表示パネルに光を照射する。記憶部１５は、画像処理部３からの映像信号を記憶し、記憶した映像信号を表示パネル１７に送る。映像信号は、例えば画素毎に記憶される。

図２は、制御部５の一構成例を示す詳細な機能ブロック図である。図２に示すように、制御部５は、光源輝度の目標値を算出する光源輝度目標値算出部５−１と、光源輝度の変化量を算出する光源輝度変化量算出部５−２と、光源輝度の目標値を格納する光源輝度目標値格納部５−３と、光源輝度の変化を判定する光源輝度変化判定部５−４と、光源輝度の変化量の閾値を格納する閾値格納部５−５と、画像補正の目標値を算出する画像補正目標値算出部５−６と、描画更新の指示を行う描画更新指示部５−７と、を有している。閾値は、任意の値に設定することができるように構成されている。尚、閾値格納部５−５は、制御部５ではなく、画像処理装置Ｂ内のその他の位置に設けられていても良い。

図３は、本実施の形態による画像処理及び表示処理の流れを示すフローチャート図である。図４は、処理に応じた従来技術による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化と、の一例を示す動作図であり、図５は、処理に応じた本実施の形態による入力画像と、バックライト（光源）輝度と、明るさ補正と、見た目の明るさの時間変化と、の一例を示す動作図である。

図３に示すように、まず、処理が開始され（ＳＴＡＲＴ）、ステップＳ１において、表示装置Ａに対して入力画像が更新されると、ステップＳ２において、画像解析部１が入力画像の輝度分布を算出する。次いで、ステップＳ３において、制御部５の光源輝度目標値算出部５−１が輝度分布に応じた光源輝度の目標値Ｂ１を算出する。ステップＳ４において、光源輝度変化量算出部５−２が、ステップＳ３で算出した光源輝度目標値から前回補正時における光源輝度目標値（以下、前回目標値）を減算することで、光源輝度変化量を算出する。

なお、初回の画像補正が行われるまでの期間は、前回目標値として光源輝度の初期値Ｂ０が保存されているものとする。

次いで、ステップＳ５において、光源輝度変化量判定部５−４が、光源輝度変化量が閾値格納部５−５に格納されている閾値（以下、閾値と称する。）を上回っているか否かを判定する。ここで、図５（ａ）の時間ｔ_１０に示す入力画像の輝度変化に対応する光源輝度変化量（Ｂ１−Ｂ０）がある閾値を上回っていない程度に小さい場合（Ｎｏ）には、ステップＳ６に進み、表示部Ｃにおける光源１１の輝度を、図５（ｂ）のｔ_１１に示すように、光源輝度目標値算出部５−２が算出した光源輝度の目標値Ｂ１に変更する。但し、この場合には、図５（ｃ）に示すように、映像信号の明るさ補正（画像補正）は行わない。

一方、ステップＳ５において、光源輝度変化量判定部５−４が、光源輝度変化量が閾値を上回っているか否かを判定した結果、図５（ａ）の時間ｔ_２０に示す入力画像の輝度変化に対応する光源輝度変化量（Ｂ２−Ｂ０）がある閾値を上回る程度に大きい場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ７に進み、光源補正目標値算出部５−６が、光源輝度に応じた画像補正の目標値を算出する。例えば、入力輝度値をＸとし、補正後の輝度値をＹとすると、以下の式に基づいて、画像補正の目標値Ｙを算出する。
Ｙ＝ａＸ（ａは１以上の係数）

次いで、ステップＳ８において、画像補正を行った際の光源輝度の目標値Ｂ２を前回目標値として光源輝度目標値格納部５−３に記憶し、ステップＳ９で、描画更新指示部５−７が、制御部５から画像処理部３に補正情報を与えて描画更新を指示する。次いで、ステップＳ１０において、画像処理部３が、描画更新指示部５−７の指示に基づいて画像の表示のための補正後の映像信号を記憶部１５に送り、図５（ｃ）のｔ_２１に示すように、明るさ補正を考慮した映像信号に更新するとともに、表示部Ｃにおいては、図５（ｃ）のｔ_２１に示すように、ステップＳ６と同様に光源１１の輝度を目標の値に変更する。尚、描画タイミングは黒点で示される。

一方、従来技術では、ステップＳ５、Ｓ６に示す処理が行われないため、図４に示すように、光源輝度変化量の大小に依存せずに、ｔ_１１、ｔ_２１のいずれにおいても一律に明るさ補正と光源輝度の変更処理とを行う。従って、従来技術を示す図４では、黒点で示すタイミングｔ_１０、ｔ_１１、ｔ_２０、ｔ_２１の計４回の描画処理が行われるのに対して、図５では、Ｌ１で示すように、図５（ｃ）の見た目の明るさにおいて、従来技術の場合（破線Ｌ２で表示）に比べてわずかに暗い部分が生じるものの（Ｌ１）、ｔ_１０とｔ_２０とｔ_２１との３回の描画処理を行えば良く、従来よりも描画回数を少なくできるという利点がある。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態による画像処理及び表示処理について説明する。
ここでは、バックライト輝度の変化が目立ちにくくなるように、その変化幅が大きい場合には、より長い時間をかけて変化させるようにしたものである。すなわち、図７に示す一般的な技術では、単位時間当たりのバックライト輝度変化量が同程度になるように、Ｂ０〜Ｂ１の変化に関しては時間ｔ_１０からｔ_１１まで、より大きくバックライト輝度が変化するＢ１〜Ｂ２の変化に関しては、間に中間目標としてＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３を置いて、時間ｔ_２０からｔ_２４までの時間をかけて変化をさせている。

この場合には、図７（ｃ）に示すように、明るさ補正も、同様に、４回（ｔ_２１、ｔ_２２、ｔ_２３、ｔ_２４）に分けて行うことになるが、その分、合計の描画回数も７回と増加してしまうことになる。

一方、図７に示す技術に対し、図６に示すように、本実施の形態による技術では、最後に明るさ補正を行った時点のバックライト輝度を基準にして、その変化量が閾値を超えた時のみ明るさ補正を行う。

例えば、図６（ａ）のｔ_１０に示す入力画像の輝度変化に対応する光源輝度変化量（Ｂ１−Ｂ０）については閾値を下回るため、図６（ｃ）のｔ_１１において明るさ補正は行われない。図６（ａ）のｔ_２０に示す入力画像の輝度変化に対応する1度目の光源輝度変化量（Ｂ２１−Ｂ０）については閾値を上回るため、図６（ｃ）のｔ_２１において明るさ補正が行われる。以下同様に、図６（ｃ）のｔ_２２とｔ_２４では明るさ補正は行われず、ｔ_２３では明るさ補正が行われる。これにより、合計の描画回数も４回で済む。また、図６（ｄ）に示すように、見た目の明るさは従来技術（図６（ｄ）に破線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で表示）に比べて、Ｌ３に示すようにわずかに暗くなるが、描画回数は少なくて済むという利点がある。

このように、バックライト輝度の変化が目立ちにくくなるように、その変化幅が大きい場合に、より長い時間をかけて変化させるようにした場合でも、従来よりも描画回数を少なくすることができるという利点がある。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態による画像処理及び表示処理について説明する。
ここでは、バックライト輝度の変化が入力画像の変化に対して遅延することを考慮し、画像をフレームメモリに蓄積し、遅延して出力する方式に適用している。すなわち、図９に示す一般的な技術では、第２の実施形態に対応する従来技術と同様に、より大きくバックライト輝度が変化する時間ｔ_２０からｔ_２４までの方が時間ｔ_１０からｔ_１１より長い時間をかけて変化をさせているが、この場合には、本来の画像出力と明るさ補正とが同時刻にすることができるため、その分の描画はまとめて１度で済むという特徴がある（図のｔ_１１やｔ_２１）。つまり、この例では描画は合計5回、そのうち補正による描画の増加は３回である。

一方、図９に示す技術に対し、図８に示すように、本実施の形態による技術では、最後に明るさ補正を行った時点のバックライト輝度を基準にして、その変化量が閾値を超えた時のみ明るさ補正を行うため、例えば、図９（ａ）ｔ_２０における入力画像の輝度変化に対する明るさ補正に関しても、図９（ｃ）のｔ_２１、ｔ_２３だけで良い。また、図８（ｄ）に示すように、見た目の明るさは従来技術（図８（ｄ）に破線Ｌ８〜Ｌ９として表示）に比べてわずかに暗くなるが、描画回数は少なくて済むという利点がある。この時、描画は合計３回、そのうち補正による描画の増加は1回で済む。

このように、バックライト輝度の変化が入力画像の変化に対して遅延することを考慮し、画像をフレームメモリに蓄積し、遅延して出力する方式においても、従来よりも描画回数を少なくすることができるという利点がある。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態による画像処理及び表示処理について説明する。
この例は、原理は第２の実施の形態の場合と同様であるが、入力画像の変化について、同じ変化幅で２回の輝度変化が起こった場合を想定する。

図１１に示す一般的な例では、時間ｔ_１０と時間ｔ_２０とにおいて、輝度変化が乗じた場合に、図１１の従来技術では、ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_２１、ｔ_２２において明るさ補正の描画が発生する。従って、合計６回の描画が発生する。

一方、図１０に示すように、本実施の形態によれば、明るさ補正を行うかどうかを決めるバックライト輝度変化の閾値を、バックライト輝度の現在値に応じて変える、すなわち閾値可変にすることを特徴とする。例えば、バックライト輝度の値が大きい時は閾値も大きくし、バックライト輝度の値が小さい時は閾値も小さくする。すると、図１０に示すように、バックライト輝度の値が大きいｔ_１０からの変化では、閾値も大きくなるため、ｔ_１１などで明るさ補正を行わず、一方、バックライト輝度の値が小さいｔ_２０からの変化では、閾値も小さくなるため、ｔ_２１などで明るさ補正を行う。図において、１回目の輝度変化は相対的に高輝度側なので1回だけ描画を発生させている。２回目の輝度変化は低輝度側なので、２回の描画を発生させている。

このようにすると、以下の表示特性を得ることができる。
１）人間の視覚特性の特徴として、元の物理量（ここでは輝度）が大きいほどその変化は知覚されづらく、小さい場合は変化が知覚されやすいという性質がある（ウェーバー・フェフナー則）。
この性質を考慮して、変化が知覚されづらい高輝度の状態では閾値を大きくして、あまり補正を行わないようにする。一方、低輝度の状態では知覚されやすいので、閾値を小さくしてこまめに補正するようにする。これにより、表示を知覚しやすくなり、見た目が良好になる。

２）電力の収支を考えた場合、高輝度の場合はバックライト輝度をほとんど低減できずあまり省電力効果が得られていないため、補正による消費電力の増加をなるべく抑える必要がある。一方、低輝度の場合はバックライト輝度の低減分で省電力効果が十分得られるため、補正を行って描画を発生させても差し引きの消費電力は抑制されることになる。
この場合も、従来よりも、描画の発生回数を少なくすることができるという利点がある。

尚、本実施の形態では、画素に映像データを保持するメモリを有する例について説明したが、本実施の形態による処理技術を、画素にメモリが設けられていない構成に適用することも可能である。このような場合でも、輝度変化がわずかな場合に画像補正を行うことで、処理負担が生じる場合には、その負担を軽減することができる。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。機能の少なくとも一部は、集積回路などのハードウェアで実現しても良い。

本発明は、表示装置に利用可能である。

Ａ…表示装置、Ｂ…画像処理装置、Ｃ…表示部、１…画像解析部、１ａ…輝度分布算出部、３…画像処理部、５…制御部、５−１…光源輝度目標値算出部、５−２…光源輝度変化量算出部、５−３…光源輝度目標値格納部、５−４…光源輝度変化判定部、５−５…閾値格納部、５−６…画像補正目標値算出部、５−７…描画更新指示部、１１…光源、１５…記憶部、１７…表示パネル。

Claims (8)

1. 表示パネルと、該表示パネルを照射する光源と、を有する画像表示装置であって、
   前記画像表示装置へ入力する映像信号を前記表示パネルに表示し、目標とする表示の明るさになるように制御する際に、前記光源が発する光量（以下、特許請求の範囲内において「光源輝度」と称する。）を変更するとともに、該光源輝度の変更を補償するために、映像信号の明るさ補正を行う制御部を有し、
   前記制御部は、前記光源輝度の変化量が閾値よりも小さい場合は、前記光源輝度の低減を行うが、映像信号の明るさ補正は行わないことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記制御部は、前記光源輝度の変化量が前記閾値よりも大きい場合に、前記光源輝度の低減と映像信号の明るさ補正とを行うことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記光源輝度を変更する期間を、前記光源輝度の変化量に依存させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記閾値を、前記光源輝度の現在値に依存して可変にすることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記表示パネルに、映像データを保持するメモリが設けられていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 映像信号の出力部に映像データを保持するメモリを備え、映像信号の変化と、前記光源輝度の変化とを、同期して出力できることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 表示パネルと、該表示パネルを照射する光源と、を有する画像表示装置における画像表示方法であって、
   前記画像表示装置へ入力する映像信号を前記表示パネルに表示し、目標とする表示の明るさになるように制御する際に、前記光源が発する光量を変更するとともに、該光源輝度の変更を補償するために、映像信号の明るさ補正を行う制御ステップを有し、
   前記制御ステップは、前記光源輝度の変化量が閾値よりも小さい場合は、前記光源輝度の低減を行うが、映像信号の明るさ補正は行わないステップを含むことを特徴とする画像表示方法。
8. 請求項７に記載の画像表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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